대기오염 등의 영향으로 실내 활동 시간이 증가하는 상황에서 뇌기능과 신체활동 측면에서 보다 건강한 실내 생활 을 위한 다양한 방안에 대한 고려가 절실한 실정이다. 본 연구는 실내 산소의 농도와 호흡의 방법에 따라 인지능력과 생체신호에 어떤 영향을 미치는지에 대해 연구하여 보다 건강한 실내 일상생활을 제안하고자 한다. 건강한 성인 20 명을 대상으로 공기 전달 시스템을 통해 공급된 공기를 산소마스크를 통해 흡입하도록 하였다. 호흡 방법과 산소 농도에 따른 변화를 확인하기 위해 모든 피험자는 3가지 호흡(비강, 구강, 및 고농도 산소공급과 함께 구강 호흡)을 인지부하자극(눈 감은 휴식기, 눈 뜬 휴식기, 1-back 및 2-back 작업기억 과제) 별로 각각 수행하였다. 자극에 대한 반응시간, 정확도 및 생체신호를 측정하여 호흡에 따른 인지부하별 변화를 분석하였다. 그 결과, 3가지 호흡에서 모 두 인지부하의 증가에 따라 심박동수는 유의하게 증가하면서 인지부하와 높은 상관성이 있는 생체신호임을 확인하 였다. 또한 구강호흡에서는 분당 호흡 횟수가 인지부하증가에 따라 유의하게 증가하는 변화가 나타났으며, 인지활동 시 구강호흡에서 부족한 산소공급을 보완하기 위한 생체신호의 변화를 확인하게 되었다. 반면 고농도 산소공급과 함께 수행한 구강호흡에서는 비강호흡과 같이 분당 호흡 횟수의 유의한 변화는 없는 것으로 나타났다. 이는 고농도 산소공급이 구강호흡과 같이 비효율적인 산소 흡입이나 산소 농도가 부족한 환경에서 이를 보완해 주는 역할을 할 가능성이 있음을 시사한다. 본 연구 결과를 기반으로 후속 연구에서는 자율신경계 변화까지 분석하여 인지 뿐만 아 니라 심리에 미치는 영향까지 종합적으로 규명하고자 한다.

본 연구의 목적은 직물형 스트레인게이지 센서의 종류와 측정 위치가 호흡 신호 검출 성능에 미치는 영향을 연구 하는 것이다. 본 연구에서는 호흡 신호 측정을 위하여 두 가지 종류의 센서를 구현하고 이를 밴드에 부착하여 호흡 신호를 검출하였다. 20대의 건강한 남성 8명을 대상으로 호흡 측정 밴드 2종을 순차적으로 피험자에게 착용하도록 하였다. 피험자가 편안하게 서 있는 상태에서 분당 15회의 호흡을 동기화시켰다. 30초 동안의 호흡 신호를 측정하고 10초간 휴식을 취하도록 한 후 다시 30초 동안의 호흡 신호를 반복 측정하였다. 측정 위치는 흉부와 복부에서 각각 측정하였다. 또한 동작 상태에서의 호흡 측정 성능을 검증하기 위하여 피험자를 80SPM의 속도로 제자리에서 걷게 하고 이 때의 호흡 신호를 동일한 실험 방법으로 측정하였다. 한편 참조 신호를 획득하기 위해 ‘BIOPAC Systems, Inc.’의 SS5LB를 착용하게 한 후 동시에 측정하였다. 센서의 종류, 측정 위치, 동작 상태의 총 8개 조합의 집단 간 측정 성능의 차이를 검증하기 위해서 SPSS 24.0을 사용하여 Kruskal-Wallis test와 Bonferroni 사후검정을 실행하였다. 또한 센서 종류, 측정 위치, 동작 상태에 따라 각각 차이가 있는지를 분석하기 위해 Wilcoxon test를 실시하였다. 분석 결과 동작 상태와 관계없이 CNT기반의 직물센서를 통해 흉부에서 호흡 신호를 측정 했을 때 호흡 신호 검출 성능이 가장 우수한 것으로 나타났다. 본 연구의 결과를 기반으로 향후에는 야외 환경에서 또는 일상 활동 중에도 동작에 방해 없이 다양한 생체신호를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 가슴벨트형 웨어러블 플랫폼을 개발하고자 한다.

방사선 치료에서 일정한 호흡주기의 유지가 필요한 흉부 및 복부를 치료할 때 환자의 자세와 belly board device의 사용 여부에 따라 다르게 나타나는 호흡신호의 차이를 통계적으로 분석하여 임상적용에 관한 유용성을 검정하였다. 호 흡주기유지는 supine 자세에서 비교적 양호하게 나타났으며, prone 자세에서 호흡주기 유지가 양호하지 않은 경우에 belly board를 적용하여 85%가 유의하게 다른 패턴의 호흡주기를 보였고, 57%는 호흡주기 유지가 양호하게 변화한 것으로 나타났다. 각 피험자의 비만도와 체중에 따른 호흡주기유지 안정성의 차이는 보이지 않았으며, 안정성의 상대 적 비교지수로 분석한 시간의 흐름에 따른 호흡의 안정성 유지는 supine 자세에서 비교적 안정적이었으며, 호흡주기 유지의 검정통계결과와 일치하였다(p=0.044, kappa=0.607). 흉부 및 복부 심지어 골반의 방사선치료에서도 호흡에 의한 환자의 움직임은 중요한 고려사항 중 하나이다. 환자의 치료부위와 target의 위치, 예상되는 plan의 beam arrangement에 따라, 환자의 자세 및 device의 여부가 결정되지만, 본 연구와 같이 호흡신호의 통계적 분석과 이의 적 용을 통해, 호흡유지에 최적의 자세, belly board와 같은 device 사용여부를 결정하여, 호흡주기의 유지 및 호흡의 안정 도 유지에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.